莱钢矿建60万吨氧化球团工程设计特点
摘要 介绍了莱钢矿建公司60万t链篦机—回转窑氧化球团工程的设计特点。该工程投产后，产品各项质量指标均达到设计要求。
关键词 莱钢矿建公司 氧化球团 链篦机—回转窑 设计特点
1 前言
莱钢矿建公司60万t氧化球团工程，是由山东冶金设计院与莱钢矿建公司联合设计的一条中等规模的链篦机—回转窑生产线。该工程于2003年9月1日动工兴建，2004年5月18日顺利投产，5月25日达产。仅用7天时间，就达到了设计能力（日产1800t），创同类生产线达产时间最短的全国记录。产品的各项技术指标（如：TFe≥64.5%，FeO≤1.5%，抗压强度=2550N/个球）均达到设计要求。
该工程的设计，是在对我国现有链篦机—回转窑生产工艺进行了充分地考察研究，并认真的听取了建设单位的意见后形成的。设计工艺比较合理，设备选型恰当。具有投资省、布局合理、自动化程度高等特点。本文简要介绍该工程的设计特点。
2 工艺设计主要特点
2.1 原料部分
矿建公司球团矿的生产所需要的含铁原料，主要是以自产铁精粉为主，不足部分从当地购买和进口国外矿粉。膨润土主要是钙基膨润土，根据配加量，每年从山东潍坊及诸城采购1.5万t左右的膨润土。利用2台5R4119雷蒙磨进行研磨，然后运至原料仓中使用。
1）原料的存放与配料
原料区设在厂区的西南角，包括原料场、原料库、雨棚、原料仓等。由于采购的原料含水量都很大，因此铁精粉先堆放在原料场控水。待水分适宜时，再由铲车倒运至雨棚或原料库。原料场的存储能力约3万t。原料库面积为84×21m2，顶部设有两台10t抓斗吊。对于水分适宜的铁精粉可直接汽运到原料库。
原料库内有容积为102m3的6个原料仓，其中5个铁精粉原料仓，一个为膨润土仓。铁精粉通过10t的抓斗吊入仓，而钙基膨润土是通过埋刮板输送到仓中的。仓下设有5台拉式皮带和一台螺旋绞刀，通过PLC控制，实现微机配料。
2）原料处理
配好的物料通过皮带输送到烘干车间。烘干车间设有一台Φ3.0×20m的圆筒干燥机，处理能力为100t/h。烘干热源采用高炉煤气，煤气用量可根据物料的水分调节。根据工艺要求，烘干后的物料含水量一般控制在6.5%-7%，物料的温度在40℃-50℃左右。如果物料的含水量适宜时，加热炉不必工作。
为了增加物料的成球性能，减少膨润土的添加量，提高球团品位，本设计采用了润磨预处理工艺。润磨机规格为Φ3.5×6.2m，处理能力为70t/h。还布置了一条与润磨平行的皮带旁路，一旦润磨机出现故障，物料将走旁路，维持生产。自2004年6月18日投产以来，润磨的效果十分明显，润磨物料与旁路物料的参数比较（见表1）。
表1 物料润磨与不润磨的工艺参数比较
| 项目 | 膨润土添加量/% | 生球落下/次 | 湿球返料/% | 球团矿品位/% | 造球机产量/t·h-1 | |
| 钙基 | 钠基 | |||||
| 润磨 | 2.6 | 1.4 | 3-5 | 5 | 64.1-63.8 | 50 |
| 不润磨 | 3.0 | 2.7 | 2-3 | 16.1 | 62.8 | 34 |
2.2 生球的制备
1）造球
造球车间顶部设有三个混料仓，每个仓的容积为110m3，盛264t物料。经过润磨的混合料以及粗细辊筛下面的返料均进入造球混料仓。混料仓的下面是三条JGC-40-65带式给料机，通过它将料仓中的料输送到造球机。造球设备为3台Φ600mm的圆盘造球机，一般情况下使用两台，备用一台。造球机的倾角为41°，每台机的产量达到了70t/h。为了保证较高的成球率和较好的成球质量，造球添加雾化水，并且根据物料水分自动控制。
2）生球筛分与布料
生球由皮带各地入辊筛。辊筛共有两台：一台是20辊的粗辊筛，规格为2000×2800mm，其作用是将大于Φ16mm以上的大球筛出；另一台是40辊的细辊筛，规格为2800×5600mm，一方面兼作布料，一方面筛出小于Φ8mm的小球及粉料。粗细辊筛的筛出物经过湿返料皮带粉碎后，返回造球圆盘重新参与造球。Φ8-16mm的合格小球则经过2.4m的宽皮带和多次分料器的分料后，均匀地布在了链篦机上。
2.3 球团焙烧
1）生球的干燥与预热
生球的干燥和预热主要是在链篦机上完成的。链篦机选用沈阳矿山机械厂生产的设备，其规格型号为2.8×36m。采用两段（干燥段、预热段）三室（抽风干燥I、抽风干燥II、预热）工艺，生球布料厚度为120-150mm左右。生球以2m/min的速度进入链篦机的干燥I段，在250℃-300℃的环境温度下除去大量的表面水。干燥I段的热源来自预热段除尘废气。干燥II段的热源是来自环冷风机中温段的热风，为了防止生球爆裂，该段温度一般控制在450-480℃左右（当然这个温度要做爆裂温度试验来确定）。在这个室段，将生球的水分全部脱净。随着链篦床的向前移动，干燥的小球进入预热段。预热段的热源来自回转窑窑尾的90-1100℃的热气。干燥后的球团在高温热气烘烤下除脱除结晶水外，还进行一系列的化学反映，待预热球团具有一定的强度后（一般要达到40N/个球）再进入回转窑焙烧（见表2）。
表2 链篦机工艺参数
| 室段 | 风箱个数 | 长度/m | 物料停留时间/min | 温度/℃ | 利用系数/t·m-2·d-1 |
| 干燥I | 4 | 12 | 6 | 250-350 | |
| 干燥II | 3 | 9 | 4.5 | 450-480 | 20.8 |
| 预热段 | 5 | 15 | 7.5 | 950-1100 |
2）氧化焙烧
球团的焙烧与固结是在回转窑中进行的，回转窑的规格为Φ4×30m，斜度为4%，采用直流变频技术控制转速。回转窑窑头罩中央部位设有一个四通道燃气烧嘴，利用莱钢的焦炉及高炉煤气作燃料和环冷机高温段的约1000-1100℃左右的热气作二次风为回转窑供热。回转窑的高温区设在距离窑头14-17m的区域内，焙烧温度为1250℃。球团在窑内的高温焙烧与氧化固结时间为30-35min。
2.4 冷却及成品输出
1）球团矿的冷却
从回转窑窑头排出的球团进入40m2的环冷机进行冷却。环冷机共有28个台车，9个风箱。环冷机共分3段（高温段、中温段、低温段），配冷却风机3台，每台风机都带有电动调节风门，可根据工艺及冷却的实际要求调节风量的大小，一般情况下按照2000m3/t的经验数值进行配风。环冷机的铺料厚度一般为760mm，均匀布料。为了较好地利用能源，降低消耗，环冷机高温段的风（约1000-1100℃）作为二次风直接进入回转窑；中温段的风，利用两段的压差，经Φ2024mm管道，进入链篦机的干燥二段。环冷机低温段的风除一部分用来加热回转窑的助燃风外，其余的放散。球团矿经过冷却后温度降至150℃，由链板运输机运出。
2）成品球团输出
矿建球团厂所产的成品球直接进入高炉矿槽。成品区设有一个3万t的露天料场，另设有容量为400t的成品仓6个。原则上，成品球团矿不落地，直接进入成品仓，通过皮带输往高炉矿槽，仅在高炉暂不需要时，才输送到露天料场。
2.5 环保及节能
2.5.1 环保设计特点
此工程在设计及建设过程中，充分考虑到环保问题，厂区绿化达到18.8%。主要污染源都设有岗位除尘及降尘措施，具体如下：
1）废气的处理
含尘废气主要是指链篦机所产生的废气，其预热段的废气经过高效高温多管除尘器（江苏省常熟市华能环保工程有限公司生产）除尘净化后，给入干燥I段进行热交换。干燥I段与干燥II段的热废气（约100-120℃）经760管除尘器除尘，由主抽风机送到80m主烟囱排放，其粉臣排放浓度88mg/m3（国标≤100mg/m3），SO2浓度≤530mg/m3，完全符合国家规定的排放标准。
2）粉尘的回收
粉尘主要有多管除尘器的除尘灰及链篦机各风箱的干返料和成品粉料三大部分，多管除尘器的除尘灰与成品粉料经加水润湿后，由装载机运至原料仓参与配料；链篦机风箱的干返料则经皮带返回，进入润磨机再次参加造球。
3）冷却水循环利用
由于生产线大都是热工设备，需要进行水冷，因此冷却水质和水处理方式相当重要。设计中冷却水全部采用软化水，并循环利用，没有任何排放。
4）噪音控制
生产线的噪音主要来自风机和成品物料的转运点。为了消除噪音，在环冷风机及岗位风机的进风口均设有消音器，成品线上的各溜槽都采用了中空复合板或格子板，以消除噪音。通过采取这些措施，厂区噪音降到了80分贝左右，低于国标规定的85分贝。
2.5.2 节能设计特点
1）大功率的电机全部采用10kV的高压电机，风机都带有电动执行器，能随时调整风机的风压与风量。
2）回转窑的耐火砖采用带保温层的高铝质磷酸盐复合砖，这种耐火材料可以有效地阻隔热量的散失，使回转窑的外表面温度明显降低（莱钢技术中心测定大窑外表面温度≤200℃）。
3）热风管路全部采用内保温耐火浇注料，不但有效地防止了热量的散失，而且还减轻了风管路所受的冲刷和腐蚀。
4）前文说过，设计中将环冷机高温段的热风作为二次风进入回转窑；中温段的风由管道直接送入链篦机的干燥II段；低温段的热风作为回转窑的助燃风进入回转窑。这种配置合理，热能得到了充分利用。
3 结语
莱钢矿建公司链篦机—回转窑生产线的建成，极大地促进了链篦机—回转窑氧化球团技术在山东地区的发展。目前山东已先后建成了莱芜矿业、鲁南矿业、金岭铁矿、济南永丰钢铁等4条60万t的生产线，以及济钢石横特钢的40万t的生产线。这些生产线的建成，从根本上改变了我国由竖炉球团占统治地位的状况，改善了球团矿质量和高炉炉料结构，有利地推动了我国钢铁行业的技术发展。
